Принципы формирования архитектуры энергоэффективных жилых домов в условиях Сибири

1.

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Новосибирский государственный университет архитектуры и дизайна»
Тема научно-исследовательской работы
Принципы формирования архитектуры
энергоэффективных жилых домов в условиях Сибири
Руководители: Ганжа С.Д.
Правоторова А.А.
Магистрант 110 гр. Лопатин Алексей

2.

ОБЪЕМ И ТСРУКТУРА РАБОТЫ
Магистерская диссертация проектного типа – состоит из 2 частей: предпроектного исследования и
экспериментального проекта. Предпроектное исследование включает введение, две главы, заключение,
библиографический список, приложение.
Проектная часть состоит из эскизного проекта жилого дома средней этажности, разработанного на основе,
сформулированной по результатам исследования.
1. В первой главе «Отечественный и зарубежный опыт проектирования и строительства
энергосберегающих жилых домов»
дается оценка природно-климатических факторов формирования архитектуры в Сибири, анализируются этапы
развития Сибирской архитектуры, её исторические типы, а так же современное состояние жилья в Новосибирске.
Кроме того, в главе анализируются особенности, возможность и актуальность применения возобновляемых
источников энергии в условиях Новосибирска.
1.1 История и условия развития жилой архитектуры с Сибири.
1.1.1 Оценка природно-климатических факторов формирования архитектуры в Сибири
1.1.2 Энергосбережение в исторических типах жилья в Сибири
1.2 Мировой опыт проектирования, строительства и эксплуатации энергосберегающих жилых домов
1.2.1
Зарубежный опыт проектирования, строительства и эксплуатации энергосберегающих жилых домов на
примере стран наиболее близких к Сибири по климатическим условиям
1.2.2
Российский опыт проектирования, строительства и эксплуатации энергосберегающих жилых домов
1.2.3
Возобновляемые источники энергии в условиях Новосибирска
2. Вторая глава «Развитие энергосберегающей архитектуры в Новосибирске»
содержит основные принципы и критерии «Сибирского дома», а так же данные о выборе и анализе проектируемой
территории, архитектурно-планировочном решении, объемно-пространственной и функциональной структуре, а
так же состав и площади помещений и технико-экономические показатели проекта энергосберегающего жилого
дома средней этажности в городе Новосибирске.

3.

ВВЕДЕНИЕ
Цель исследования:
Выявление основных принципов регионального проектирования в Сибири, а так же принципов проектирования
энерэффективных зданий в России и за рубежом и создание на этой основе модели «энергосберегающего»
жилого дома для Новосибирска.
Основные задачи исследования:
определение способов энергосбережения в исторических типах жилых домов в Сибири.
анализ современного состояния жилой архитектуры в Новосибирске.
анализ мирового и российского опыта в энергосберегающей архитектуре с упором на территории, аналогичные
по климату с Сибирскими условиями. Анализ освоения энергосберегающей архитектуры в Новосибирске.
определение типов ВИЭ, типологии, наиболее подходящих возобновляемых источников энергии для Новосибирска
и всей области в целом, формирование на их основе принципов проектирования энергосберегающих домов для
Сибири.
создание модели «энергосберегающего» дома.
Объект исследования:
Жилые дома средней и малой этажности, использующие принципы энергосбережения и возобновляемые
источники энергии. Жилой дом в Сибири.
Предмет исследования:
Комплекс объемно-планировочных, архитектурно-технических принципов, конструктивных и инженерных решений
формирующих облик и функционирование «энергосберегающего» дома для условий Сибири.

4.

АКТУАЛЬНОСТЬ
В условиях климата Сибири энергосберегающая архитектура может стать одним из эффективных путей для
сокращения энергозатрат, поскольку отопительный сезон осуществляется большую часть года, а используемые
архитектурные и конструктивные решения не всегда отвечают требованиям энергосбережения, из-за чего жилые
дома потребляют большое количество энергии, часто с перерасходом.
Энергоэффективные жилые здания позволяют целым поселениям, прежде всего расположенных за городом,
меньше зависеть от энерго- и теплоцентралей, так как энергосберегающие системы обеспечивают автономность
жилой застройки в той или иной степени.
В настоящее время архитектура и энергоэффективные системы представляют собой единый живой организм.
Инженерные системы задают форму и архитектурные решения зданий, начиная с градостроительного уровня и
заканчивая архитектурно-эстетическим построением зданий. Основной концепцией проектирования жилых зданий
на современном этапе является идея того, что качество окружающей среды непосредственно влияет на качество
жизни в жилище.
Таким образом, объединение принципов проектирования исторически сложившихся типов домов в Сибири,
дополненное современными технологиями и объемно-планировочными решениями, позволят создать на этой
основе комфортный во всех смыслах «Сибирский дом» для современного человека, сохраняя вместе с тем
историческое наследие.
ПРОБЛЕМАТИКА
Заключается в дороговизне энергоэффективных проектных решений, основную стоимость которых составляет
инженерное оборудование предназначенное для экономии и возврата тепловой энергии вырабатываемой в
процессе жизнедеятельности человека.

5.

ВЫВОДЫ ПО ПЕРВОЙ ГЛАВЕ
1. Природные условия Сибири суровы и разнообразны и в большой мере влияют на развитие
архитектуры. Необходимо предпринимать ряд мер для нейтрализации отрицательный факторов.
Например, экстремальность климата, из-за которой происходят резкие колебания температур в
весенне осенний периоды, длительный период отрицательных температур зимой и др. Что приводит к
недостаточности комфорта жилых домов.
2. В результате изучения исторических типов жилья в Сибири сделан вывод о достаточно высоком
уровне энергосбережения в «избах», который достигался рядом мер и приемов (скатная кровля,
утепленный чердак, ставни, особенности планировочной организации избы и всей усадьбы в целом и
пр.). Часть этих принципов представляется возможным применять и в современном строительстве,
например, использование ставен в многоэтажных домах с целью уменьшения теплопотерь в
холодное время года и уменьшения перегрева в летний период, использование скатных кровель, для
снижения потерь тепла через крышу за счет создания чердака и др.
3. В зарубежной практике энергосберегающая архитектура получила достаточно широкое
распространение, начиная еще с 80-х годов прошлого века. Энергосбережение достигается с
помощью различных мер: использование альтернативных источников энергии (солнечных батарей
и коллекторов, тепловых насосов, ветрогенераторов и пр.), мероприятий, снижающих
теплопотери (использование двойного контура ограждения, энергосберегающих окон и пр.),
высокоэффективные системы освещения и др. Рассмотренные выше примеры домов говорят о
высоком качестве и комфорте создаваемой в энергосберегающем жилье среды.

6.

ВЫВОДЫ ПО ПЕРВОЙ ГЛАВЕ
4. Современное состояние энергосберегающих домов средней и малой этажности в России находится на
начальном этапе развития, строящееся жильё подобного рода в большей мере строятся в рамках
федеральных законов и массового развития пока не получили. В настоящее время на территории РФ насчитывается
64 построенных энергоэффективных и энергосберегающих домов. Состояние уже существующих жилых зданий
можно оценить как отвечающее требованиям энергосбережения. Однако, хотя в проектах домов заложены
мероприятия, позволяющие достичь высокого уровня сбережения и накопления энергии, некоторые из рассмотренных
жилых зданий не отвечают заявленным требованиям в силу некачественно выполненного строительства.
5. По итогам исследования сформулированы основные принципы регионального дома в Сибири, которые состоят в
следующем:
нейтрализация природно-климатических факторов (экстремальность климата, низкая устойчивость ландшафтов к
антропогенным нагрузкам);
применение определенных объемно-планировочных решений (широкий корпус, создание оптимальных ветро- и
термозащитных планировочных решений, компактность застройки, корректировка планировочных решений
квартир (увеличение числа кладовых, встроенных шкафов), применение двойного контура наружных ограждений и
др.);
использование возобновляемых источников энергии (энергия солнца, энергия ветра, геотермальная энергия);
применение энергосберегающих принципов проектирования исторически сложившихся типов домов в Сибири
(ставни, тепловое ядро в центре здания, скатные кровли, компактность объема).

7.

ВЫВОДЫ ПО ПЕРВОЙ ГЛАВЕ
6. Среди возобновляемых источников энергии, выделяются:
- энергия солнца;
- геотермальная энергия;
- гидротермальная энергия;
- аэротермальная энергия;
- кинетическая энергия воздушных потоков (энергия ветра);
- кинетическая энергия водных потоков;
- энергия биомассы.
Из вышеперечисленных источников энергии для климатических условий Новосибирска и пригородов наиболее
подходящими для использования в жилой застройке являются:
- энергия солнца (солнечные батареи и коллекторы);
- энергия геотермальная (использование тепловых насосов);
- энергия ветра (ветрогенераторы);
Среднегодовой уровень солнечной радиации равен 3,57кВтч/ м²/день.
Кроме того, Новосибирск является одним из самых солнечных городов в России. Таким образом, использование
солнечных батарей вполне оправдано.
Ветрогенераторы не всегда рационально применять ввиду невысоких скоростей ветра в Новосибирске (его
средняя скорость за отопительный период – 3,9м/с, для окупаемости нужна скорость ветра 4,0-4,5м/с). Имеет смысл
применять в индивидуальных домах, но не в многоэтажных (поскольку вырабатываемой энергии будет недостаточно
для использования большим количеством людей).
Для Новосибирска экономически оправдано использование тепловых насосов. Поскольку тепло земли можно
использовать круглогодично в одинаковой степени и их окупаемость составляет наименьшее количество времени.
Возможно использование геотермальных насосов с вертикальным или горизонтальным контуром (в зависимости от
конкретного проектируемого участка).
Учитывая стоимость ветрогенераторов, солнечных коллекторов и тепловых
насосов,
наиболее
выгодно
использование геотермальной энергии (геотермальные тепловые насосы), поскольку с экономической точки зрения
его окупаемость требует меньшего времени, нежели остальных.

8.

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕКРАТУРЫ
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.
14.
15.
16.
17.
Афанасьева О.К. Архитектура малоэтажных жилых домов с возобновляемыми источниками энергии. Дисс. канд.
арх. наук / Московский архитектурный институт. М: 2009.
Бадьин Г. M. Строительство и реконструкция малоэтажного энергоэффективного дома. — СПб.: БХВ-Петербург,
2017.- 464 с.
Градостроительство – формализованный уровень энерговооружённости в алгоритме освоения территорий / С. Д.
ГАНЖА // СОВРЕМЕННЫЙ архитектурно-градостроительный образ сибирского города: материалы науч.-практ.
конф., 12 фев. 2011 г. – Новосибирск, 2011. – С. 158-162.
Лисенко В.Г., Щеглов Я.М., Ладыгичев М.Г. Хрестоматия энергосбережения. Том 1. — М: «Теплотехник». 2005.
Люцидарская А.А. Городские строения в системе жизнеобеспечения сибирских поселенцев. Баландинские
чтения. Новосибирск. 2014. 58-64с.
Малявина Е. Г. Теплопотери здания. Справочное пособие. — М. : АВОК-ПРЕСС, 2007. — 265 с.
Марков Д.И. Особенности формирования энергоэффективных домов средней этажности. — СПб.: СанктПетербургский государственный архитектурно-строительный университет (СПбГАСУ), 2011.
СП 50.13330.2012. Тепловая защита зданий / Госстрой России. — М. : ФГУП ЦПП, 2004.
Попова М.В. Яшкова Т.Н. / Методы повышения энергоэффективности зданий. Учебное пособие
Погода и климат. [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://www.pogodaiklimat.ru/climate/29570.htm
Сайбель А.В., Розен М.В. Энергосберегающие технологии в строительстве
Оглы Б.И., канд. арх-ры. Строительство городов Сибири. – Спб: Стройиздат. 1980.
Афанасьева О.К. Архитектура малоэтажных жилых домов с возобновляемыми источниками энергии. Дисс. канд.
арх. наук / Московский архитектурный институт. М: 2009.
Йожеф Косо Ваш новый дом. Энергосберегающие технологии. М: Контент, перевод с венгерского А.И. Гусева,
2008.
Дубынина Е.С., Макарова О.Н., Огородников И.А. Экодом в Сибири. — Новосибирск: изд-во Исар-Сибирь, 2000.
Ю.Н. Пушилина, П.А. Ильяш. / Энергоэффективные технологии в архитектуре
Голованова Л. А., Рыбаченко С.А. Пассивные системы энергосбережения в зданиях / «Ученые заметки ТОГУ» Том 6,
№ 2, 2015